作為一項全新的高爐技術，序列脈沖噴吹工藝（SIP）于2020年底首次在施韋爾格恩 1號高爐首次全面運行。該高爐是由蒂森克虜伯歐洲鋼鐵公司在德國杜伊斯堡廠運行的內容積4400m3的大型高爐。到目前為止，在2021最近的高爐換襯前后的生產中，SIP技術已證實對高爐運行具有顯著的影響。

SIP是一種氧氣脈沖技術，用于防止高爐下部區域出現低透氣性問題。它通過定期脈沖將少量高能氧氣注入高爐深處每個風口的回旋區。氧氣的目標是沉積在回旋區和“死料柱”之間過渡區空隙內的碳粉材料，死料柱是存在于高爐爐缸中的靜止焦炭床。如果未充分清除沉積物，則沉積物會積聚并降低該區域的透氣性。

SIP改善了此處的透氣性，核心是提高回旋區特性，使氧氣能夠到達高爐中通常無法找到的區域。在正常情況下，氧氣分布通常不會擴展到回旋區內太遠。氧氣在離開風口時迅速消耗，通過常規方式作為熱風的一部分供應，無論是否富氧。但采用SIP，一定量的氧氣可用于與回旋區后部的碳粉反應，并進入回旋區外部的過渡區。這是SIP效果的一個關鍵特征。

通過有效的氧化機制去除碳沉積物，可提高透氣性。氣流和液體流不再受阻，可以更自由地移動并到達高爐中心。因為通道打開來改善上升氣體的分布，并通過高爐爐缸的液相排放，必然實現工藝效益。

在施韋爾格恩1號高爐，SIP技術已經證實對高爐性能產生了積極影響，可在穩定運行的情況下實現更高的噴煤比成本效益，同時降低總還原劑比（RAR）的要求。

這項開創性的新技術由蒂森克虜伯歐洲鋼鐵公司和蒂森克虜伯AT.PRO tec 有限公司合作開發。通過與普銳特冶金技術簽訂新的獨家合作協議，現在可供全世界的高爐操作者參觀。

SIP裝置使用的氧氣可使用先前用于熱風爐富氧或氧煤噴吹的氧氣。從這些路線有效地重新利用氧氣，使用的總流量與高爐富氧運行所需的總流量水平一致。

通過與現場高壓管網的連接供應氧氣，并輸送至SIP裝置。相應的壓力控制站、緩沖罐和高爐周圍的氧氣環形主管服務于專門的SIP箱中的關鍵裝置。高爐每個風口使用一個SIP箱，它們位于風口平臺正上方。這些箱子通過每個風口吹管最終將氧氣輸送至插入的SIP噴槍。SIP技術要求使用高壓氧氣（通常>20 bar g）。

每個SIP箱的主要功能是在通向每個噴槍的供應管中提供產生沖擊波的方法。高壓供應是產生這種現象所必需的。沖擊波之后，立即形成以超音速行進的自由射流，這是進入高爐回旋區的高能氧氣脈沖的來源。SIP箱內的專利設備負責通過快速但受控的方式釋放一定體積的高壓氧氣來誘導沖擊波。每個脈沖僅持續很短的期限（通常為0.5s），但通過專用控制系統將其頻率設置為規則間隔。

除了高能氧氣的周期性脈沖外，每個噴槍還接收少量所謂“基本負荷”的連續氧氣流。SIP脈沖實際上疊加在基本負荷之上，其設計用于確保脈沖之間的噴槍充分冷卻。氮氣也可通過SIP箱供應用于此目的，當噴槍插入高爐時，如果氧氣不可用，系統自動切換至氮氣冷卻。

施韋爾格恩1號高爐上安裝的SIP裝置具有向高爐供應總計高達25000 Nm3/h的氧氣的能力。

使用SIP后，可實現更高的噴煤比，同時提高運行效率，使得總燃料比和由此產生的CO2排放量的顯著降低成為可能。這在一定程度上可歸因于還原氣體在整個爐子橫截面上的分布改善，因為它離開回旋區向上上升。下降的爐料與氣體接觸并更有效地相互作用。這一點已通過在爐料內探頭測量中取樣氣體分布的性質變化以及改善的工藝總煤氣利用率得到證實。

此外，使用SIP時，高爐高熱負荷區的爐壁溫變化和能量損失下降。這是在操作員未干預來調整另一個操作參數條件下實現的，如布料模式。通常，使用SIP時，高爐運行的穩定性更高。在原材料質量非常差的運行期間，這一點尤為明顯。在過去，這種爐料的使用導致大型施韋爾格恩1號高爐經常遇到工藝問題和不穩定。而現在采用SIP運行后，結果完全不同。

通過解決低透氣性問題和改善回旋區特性，SIP 提高了煤氣利用率并降低了總燃料比，從而使高爐煉鐵朝碳中和方向更近了一步。

對于未來，這為高爐在新的設定點上運行打開了可能性。改進的透氣性使得高爐的氣體接受量增加，這可以提高風量并增大生產潛力。可進行積極的經濟調整，比如將昂貴的冶金焦炭更多置換為更便宜的噴煤，同時CO2排放更低。